Новая теория может пролить свет на динамику полимерных жидкостей

Новая физическая теория поспособствует лучшему пониманию физиками медленной динамики жидкостей, состоящих из больших полимеров. Прорыв позволит понять, как молекулы полимера реагируют на быстропотоковые высоконапряженные состояния пластиков и других полимеров.

Профессор материаловедения Кеннет Швайцер из Иллинойсского университета в Урбана-Шампейн и аспирант Дэниель Сассмэн опубликовали результаты исследования в издании Physical Review Letters.

«Это первая микроскопическая теория сцепленных полимерных жидкостей на фундаментальном силовом уровне с построением динамического ограничивающего потенциала, который контролирует медленное макромолекулярное движение», – сказал Швайцер. – «Наш прорыв закладывает фундамент для огромного объема работ в будущем, связанных и с синтетическими полимерами для разработки пластиков, и с биополимерами для цитобиологии и механики».

Полимеры эти представляют из себя длинные большие молекулы, которые встречаются в биологии, химии и материаловедении. Линейные полимеры делятся на два класса: твердые пруты как неприготовленные спагетти и гибкие удлиненные структуры, как сваренная лапша.

В плотном растворе линейные полимеры становятся сцепленными или спутанными, как спагетти в кастрюле, переплетаясь друг с другом. Каждый полимер окружен соседними так, что жидкость в целом ведет себя как упругий вязкий каучук.

С учетом достаточного количества времени жидкость будет медленно перетекать вслед за ползущими словно змеи полимерами — движение получило название поверхностного сползания. Ученые долгое время предполагали, что такое сползание каждого полимера ограничено трубоподобной областью пространства, подобно тому, как змея ползет по трубе, однако трудно объяснить, как и почему полимеры ведут себя именно таким образом.

Новая теория Швайцера и Сассмэна, основанная на микроскопической физике, объясняет медленную динамику твердых запутанных полимеров и количественное построение ограничивающей динамической трубы вследствие сил между молекулами. Концепция трубы возникает как следствие сильных взаимодействий между полимером и несметным числом переплетенных с ним соседей. Математический подход к теории позволяет лучше понять запутанность и экспериментальные данные.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (3 votes)
Источник(и):

1. innovanews.ru